Web服务（Web Service）

听海边涛声2023-09-20 19:13

简介

Web服务（Web Service）是一种Web应用开发技术，用XML描述、发布、发现Web服务。它可以跨平台、进行分布式部署。

Web服务包含了一套标准，例如SOAP、WSDL、UDDI，定义了应用程序如何在Web上实现互操作。

Web服务的服务端和客户端使用简单对象访问协议（SOAP）进行通信，通信的双方可以使用不同的编程语言、运行在不同的平台上。

简单对象访问协议（SOAP：Simple Object Access Protocol）

总体介绍

SOAP是一个基于XML的轻量级的协议，用于在去中心化的、分布式环境中交换结构化的、有类型的信息。是 Web服务的通信协议。

SOAP本身没有定义任何应用语义（例如一种编程模型）或者定义实现特有的语义，它只是通过提供一个模块化的包模型、通过一种编码机制（用于对模块内的数据编码），来定义一种简单的机制，用来表达应用语义。这样就使得SOAP可以用在各种各样的系统中，从消息系统到远程过程调用（RPC）。

一个SOAP消息用于请求一个web服务，例如远程过程调用（RPC）。但SOAP不仅仅、也不是必须用于RPC。

SOAP协议运行在其它协议之上，例如HTTP协议。

SOAP版本：SOAP 1.1、SOAP 1.2，两者都是W3C的标准。Web服务部署的时候可以两个版本都支持。

SOAP 1.1

协议介绍

SOAP 1.1协议：https://www.w3.org/TR/2000/NOTE-SOAP-20000508/

SOAP 1.1包含如下三个部分：

  • SOAP 信封（envelope），定义了一个总体框架，用于表达消息内是什么、谁应该处理这个消息、是可选的还是强制的。
  • SOAP 编码规则（encoding rules），定义了一种序列化机制，用于交换应用定义的数据类型实例。
  • SOAP RPC表达，定义了一个规则，用来表达远程过程调用（RPC）和响应。

一个SOAP消息就是一个XML文档，其中必须包含一个SOAP envelope和一个SOAP body，一个可选的SOAP header。

SOAP 1.1不依赖于传输协议，可以和多种传输协议结合，例如HTTP协议、java消息服务（JMS）。

SOAP独立于操作系统、不绑定某一个编程语言或者组件技术。

只要客户端能发出XML消息就行，用什么技术实现客户端无关紧要。类似地，服务可以用任何语言来实现，只要服务能处理SOAP消息就行。客户端和服务端可以运行在任何合适的平台上。

消息示例（用于RPC的场景）

本示例来自SOAP 1.1协议：https://www.w3.org/TR/2000/NOTE-SOAP-20000508/。

更多示例请参考协议中的附录A：https://www.w3.org/TR/2000/NOTE-SOAP-20000508/#_Toc478383539

备注：本示例中SOAP消息底层绑定了HTTP协议

示例中，一个GetLastTradePrice SOAP请求发送给StockQuote 服务。请求有一个字符串类型的参数（ticker symbol），在 SOAP 响应中返回一个float类型的值。

内嵌到HTTP 请求中的SOAP请求消息：

POST /StockQuote HTTP/1.1
Host: www.stockquoteserver.com
Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
Content-Length: nnnn
SOAPAction: "Some-URI"

<SOAP-ENV:Envelope
  xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
  SOAP-ENV:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/">
   <SOAP-ENV:Body>
       <m:GetLastTradePrice xmlns:m="Some-URI">
           <symbol>DIS</symbol>
       </m:GetLastTradePrice>
   </SOAP-ENV:Body>
</SOAP-ENV:Envelope>

内嵌到HTTP 响应中的SOAP 响应消息：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
Content-Length: nnnn

<SOAP-ENV:Envelope
  xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
  SOAP-ENV:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"/>
   <SOAP-ENV:Body>
       <m:GetLastTradePriceResponse xmlns:m="Some-URI">
           <Price>34.5</Price>
       </m:GetLastTradePriceResponse>
   </SOAP-ENV:Body>
</SOAP-ENV:Envelope>

SOAP 1.2

协议介绍

SOAP 1.2包含三个部分、另外包含一些断言和一套测试集：

  • Part 0：入门https://www.w3.org/TR/soap12-part0/

    描述了有代表性的SOAP消息结构和消息交互模式，通过各种使用场景描述了SOAP的特征，目的是为SOAP 1.2特征提供一个更加容易理解的指南，帮助技术开发者理解SOAP怎么使用。

  • Part 1：消息框架https://www.w3.org/TR/soap12-part1/

    这部分提供了一个处理模型、一个扩展性模型、一个底层协议绑定框架、和SOAP消息结构。

  • Part 2：附加部分https://www.w3.org/TR/soap12-part2/

    描述了SOAP数据模型、SOAP编码、SOAP RPC表示、描述特性和绑定的惯例、SOAP提供的消息交互模式、SOAP HTTP绑定。

消息示例（用于多轮交互的旅行预订场景）

本示例来自SOAP 1.2版本的part0：https://www.w3.org/TR/soap12-part0/

备注：本示例只演示SOAP消息，而暂时不管底层绑定了什么协议。

例1：从旅行预订应用 -》旅行预订服务，发起旅行预订请求

<?xml version='1.0' ?>
<env:Envelope xmlns:env="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope"> 
 <env:Header>
  <m:reservation xmlns:m="http://travelcompany.example.org/reservation" 
          env:role="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/role/next"
           env:mustUnderstand="true">
   <m:reference>uuid:093a2da1-q345-739r-ba5d-pqff98fe8j7d</m:reference>
   <m:dateAndTime>2001-11-29T13:20:00.000-05:00</m:dateAndTime>
  </m:reservation>
  <n:passenger xmlns:n="http://mycompany.example.com/employees"
          env:role="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/role/next"
           env:mustUnderstand="true">
   <n:name>Åke Jógvan Øyvind</n:name>
  </n:passenger>
 </env:Header>
 <env:Body>
  <p:itinerary
    xmlns:p="http://travelcompany.example.org/reservation/travel">
   <p:departure>
     <p:departing>New York</p:departing>
     <p:arriving>Los Angeles</p:arriving>
     <p:departureDate>2001-12-14</p:departureDate>
     <p:departureTime>late afternoon</p:departureTime>
     <p:seatPreference>aisle</p:seatPreference>
   </p:departure>
   <p:return>
     <p:departing>Los Angeles</p:departing>
     <p:arriving>New York</p:arriving>
     <p:departureDate>2001-12-20</p:departureDate>
     <p:departureTime>mid-morning</p:departureTime>
     <p:seatPreference/>
   </p:return>
  </p:itinerary>
  <q:lodging
   xmlns:q="http://travelcompany.example.org/reservation/hotels">
   <q:preference>none</q:preference>
  </q:lodging>
 </env:Body>
</env:Envelope>

例2：从旅行预订服务 -》 旅行预订应用，返回响应，提供机场列表供选择

<?xml version='1.0' ?>
<env:Envelope xmlns:env="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope"> 
 <env:Header>
  <m:reservation xmlns:m="http://travelcompany.example.org/reservation" 
      env:role="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/role/next"
           env:mustUnderstand="true">
   <m:reference>uuid:093a2da1-q345-739r-ba5d-pqff98fe8j7d</m:reference>
   <m:dateAndTime>2001-11-29T13:35:00.000-05:00</m:dateAndTime>
  </m:reservation>
  <n:passenger xmlns:n="http://mycompany.example.com/employees"
      env:role="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/role/next"
           env:mustUnderstand="true">
   <n:name>Åke Jógvan Øyvind</n:name>
  </n:passenger>
 </env:Header>
 <env:Body>
  <p:itineraryClarification 
    xmlns:p="http://travelcompany.example.org/reservation/travel">
   <p:departure>
     <p:departing>
       <p:airportChoices>
          JFK LGA EWR 
       </p:airportChoices>
     </p:departing>
   </p:departure>
   <p:return>
     <p:arriving>
       <p:airportChoices>
         JFK LGA EWR 
       </p:airportChoices>
     </p:arriving>
   </p:return>  
  </p:itineraryClarification>
 </env:Body>
</env:Envelope>

例3：从旅行预订应用 -》 旅行预订服务，选择了机场

<?xml version='1.0' ?>
<env:Envelope xmlns:env="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope"> 
 <env:Header>
  <m:reservation 
     xmlns:m="http://travelcompany.example.org/reservation" 
      env:role="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/role/next"
           env:mustUnderstand="true">
    <m:reference>uuid:093a2da1-q345-739r-ba5d-pqff98fe8j7d</m:reference>
    <m:dateAndTime>2001-11-29T13:36:50.000-05:00</m:dateAndTime>
  </m:reservation>
  <n:passenger xmlns:n="http://mycompany.example.com/employees"
      env:role="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/role/next"
           env:mustUnderstand="true">
   <n:name>Åke Jógvan Øyvind</n:name>
  </n:passenger>
 </env:Header>
 <env:Body>
  <p:itinerary 
   xmlns:p="http://travelcompany.example.org/reservation/travel">
   <p:departure>
     <p:departing>LGA</p:departing>
   </p:departure>
   <p:return>
     <p:arriving>EWR</p:arriving>
   </p:return>
  </p:itinerary>
 </env:Body>
</env:Envelope>

SOAP 1.1 和 SOAP 1.2之间的变化

https://www.w3.org/TR/soap12-part0/#L4697





Web服务描述语言（WSDL：Web Services Description Language）

简介

WSDL是XML格式，用于描述Web服务。

WSDL 1.1版本W3C发布出来仅仅用于讨论，但没有批准。

WSDL 2.0版本是被W3C批准的正式版本。

WSDL 1.1

https://www.w3.org/TR/2001/NOTE-wsdl-20010315

包含如下几部分：

  • 服务定义
  • SOAP绑定
  • HTTP GET 和 POST绑定
  • MIME绑定

WSDL 2.0

介绍

WSDL 2.0包括3部分：

WSDL 2.0文档样例

样例来自：https://www.w3.org/TR/wsdl20-primer/#basics-greath-scenario

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?> 
<description 
    xmlns="http://www.w3.org/ns/wsdl"
    targetNamespace= "http://greath.example.com/2004/wsdl/resSvc" 
    xmlns:tns= "http://greath.example.com/2004/wsdl/resSvc"
    xmlns:ghns = "http://greath.example.com/2004/schemas/resSvc"
    xmlns:wsoap= "http://www.w3.org/ns/wsdl/soap"
    xmlns:soap="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope"
    xmlns:wsdlx= "http://www.w3.org/ns/wsdl-extensions">

  <documentation>
    This document describes the GreatH Web service.  Additional 
    application-level requirements for use of this service -- 
    beyond what WSDL 2.0 is able to describe -- are available 
    at http://greath.example.com/2004/reservation-documentation.html
  </documentation>

  <types>
    <xs:schema 
        xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
        targetNamespace="http://greath.example.com/2004/schemas/resSvc"
        xmlns="http://greath.example.com/2004/schemas/resSvc">

      <xs:element name="checkAvailability" type="tCheckAvailability"/>    
      <xs:complexType name="tCheckAvailability">     
        <xs:sequence>      
          <xs:element  name="checkInDate" type="xs:date"/>      
          <xs:element  name="checkOutDate" type="xs:date"/>      
          <xs:element  name="roomType" type="xs:string"/>      
        </xs:sequence>     
      </xs:complexType>   
            
      <xs:element name="checkAvailabilityResponse" type="xs:double"/>    
    
      <xs:element name="invalidDataError" type="xs:string"/>    

    </xs:schema>    
  </types>
  
  <interface  name = "reservationInterface" >

    <fault name = "invalidDataFault"
            element = "ghns:invalidDataError"/> 
   
    <operation name="opCheckAvailability" 
            pattern="http://www.w3.org/ns/wsdl/in-out" 
            style="http://www.w3.org/ns/wsdl/style/iri"
            wsdlx:safe = "true">
        <input messageLabel="In" 
              element="ghns:checkAvailability" />
        <output messageLabel="Out" 
              element="ghns:checkAvailabilityResponse" />
        <outfault ref="tns:invalidDataFault" messageLabel="Out"/>
    </operation>

  </interface>

  <binding name="reservationSOAPBinding" 
          interface="tns:reservationInterface"
          type="http://www.w3.org/ns/wsdl/soap"
          wsoap:protocol="http://www.w3.org/2003/05/soap/bindings/HTTP/">
 
    <fault ref="tns:invalidDataFault" 
      wsoap:code="soap:Sender"/>

    <operation ref="tns:opCheckAvailability" 
      wsoap:mep="http://www.w3.org/2003/05/soap/mep/soap-response"/>

  </binding>

  <service name="reservationService" 
       interface="tns:reservationInterface">

     <endpoint name="reservationEndpoint" 
               binding="tns:reservationSOAPBinding"
               address ="http://greath.example.com/2004/reservation"/>
        
  </service>

</description>

统一描述、发现和集成（UDDI：Universal Description, Discovery and Integration）

备注：OASIS已经宣布关闭了UDDI技术委员

UDDI基于XML，规定如何注册、分发、发现 Web服务。发布的标准有 V2和V3。

UDDI Version 2 OASIS标准包含如下部分：
https://www.oasis-open.org/committees/uddi-spec/doc/tcspecs.htm#uddiv2

UDDI Version 3 OASIS标准包含如下部分：
https://www.oasis-open.org/committees/uddi-spec/doc/tcspecs.htm#uddiv3

支持带附件的SOAP消息Java接口（SAAJ：SOAP with Attachments API for Java interface）

SAAJ提供了利用Java编程模型在互联网上发送XML SOAP消息的标准方法，SOAP消息可以携带附件（例如附件是二进制形式）。SAAJ用来处理 SOAP消息，例如读、写、发送和接收。

主要的类和接口：
https://www.ibm.com/docs/en/was/9.0.5?topic=SSEQTP_9.0.5/com.ibm.websphere.nd.multiplatform.doc/ae/cwbs_saaj.htm

SAAJ 1.2 只支持SOAP 1.1消息，而SAAJ 1.3支持SOAP 1.1 和SOAP 1.2 消息。

SAAJ 1.3向后兼容SAAJ 1.2，SAAJ 1.4向后兼容SAAJ 1.3。

SAAJ 1.3：
https://www.jcp.org/aboutJava/communityprocess/maintenance/jsr067/SAAJ1_3ChangeLog.html

SAAJ 1.4：
https://download.oracle.com/otn-pub/jcp/saaj-1_4-mrel4-eval-spec/saaj-1.4.pdf

Web服务策略（WS-Policy：Web Services Policy）

Web服务策略用来表示Web服务的能力和需求，是供机器阅读的语言。

Web服务策略提供了一种机制，用来表示Web服务的能力和需求一致的结合，决定策略的兼容性，命名和引用策略，将Web服务元数据结构（例如service、endpoint 和operation）和策略关联。

Web服务策略是一门简单的语言，有四个元素（Policy, All, ExactlyOne 和 PolicyReference ） 和两个属性（wsp:Optional 和 wsp:Ignorable）。

例如文档中给出的策略示例(https://www.w3.org/TR/ws-policy-primer/)：

<All>
  <wsam:Addressing>...</wsam:Addressing>
  <ExactlyOne>
    <sp:TransportBinding>...</sp:TransportBinding>
    <sp:AsymmetricBinding>...</sp:AsymmetricBinding>
  </ExactlyOne>
</All>

<All>
  <mtom:OptimizedMimeSerialization wsp:Optional="true"/>
  <wsam:Addressing>...</wsam:Addressing>
  <ExactlyOne>
    <sp:TransportBinding>...</sp:TransportBinding>
    <sp:AsymmetricBinding>...</sp:AsymmetricBinding>
  </ExactlyOne>
</All>

<sp:TransportBinding>
  <Policy>
    <sp:TransportToken>
      <Policy>
        <sp:HttpsToken>
          <wsp:Policy/>
        </sp:HttpsToken>
      </Policy>
    </sp:TransportToken>
    <sp:AlgorithmSuite>
      <Policy>
        <sp:Basic256Rsa15/>
      </Policy>
    </sp:AlgorithmSuite>
    ...
  </Policy>
</sp:TransportBinding>

Web Services Policy 1.5版本包含如下几部分：

  • 入门：https://www.w3.org/TR/ws-policy-primer/
    这部分不是一篇正式的规范。它提供了Web服务策略语言的介绍性描述。基本概念---策略表达式章节覆盖了Web服务策略的基本机制，高级概念---策略表达式章节针对策略实现者和断言作者提供了更深层次的资料，策略语言版本章节提供了策略语言版本管理的例子和最佳实践。
  • 框架：https://www.w3.org/TR/ws-policy/
    这部分提供一个通用目的模型和对应的语法，来描述基于Web服务的系统中实体的策略。定义了一套基本的结构，可以被其它的Web服务规范使用和扩展，来描述更广范围的要求和能力。
  • 附件：https://www.w3.org/TR/ws-policy-attach/
    这部分定义了两个通用目的关联策略和目标的机制，也定义了这些通用目的的机制怎么来使策略和WSDL 和 UDDI 描述关联。

Web服务寻址（WS-Addressing：Web Services Addressing）

Web服务寻址提供了跟传输无关的访问Web服务和消息的机制。

示例：在SOAP 1.2消息中利用寻址属性（示例来自https://www.w3.org/TR/ws-addr-core/#tocRange）：

(01) <S:Envelope xmlns:S="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope"      
                xmlns:wsa="http://www.w3.org/2005/08/addressing">
(02)   <S:Header>
(03)    <wsa:MessageID>http://example.com/6B29FC40-CA47-1067-B31D-00DD010662DA</wsa:MessageID>
(04)    <wsa:ReplyTo>
(05)      <wsa:Address>http://example.com/business/client1</wsa:Address>
(06)    </wsa:ReplyTo>
(07)    <wsa:To>http://example.com/fabrikam/Purchasing</wsa:To>
(08)    <wsa:Action>http://example.com/fabrikam/SubmitPO</wsa:Action>
(09)   </S:Header>
(10)   <S:Body>
(11)     ...
(12)   </S:Body>
(13) </S:Envelope>

Web服务安全（WS-Security）

Web Services Security: SOAP Message Security 1.0 (WS-Security 2004) :
http://docs.oasis-open.org/wss/2004/01/oasis-200401-wss-soap-message-security-1.0.pdf

这是OASIS发布的规范，取代Web Service Security (WS-Security) Version 1.0、Web Services Security Addendum Version 1.0。

本规范包括如下章节：

  • 消息保护机制
  • ID引用
  • 安全头
  • 安全标识
  • 标识引用
  • 签名
  • 加密
  • 安全时间戳
  • 扩展样例
  • 错误处理
  • 安全考虑
  • 互操作性
  • 隐私考虑

JAX-WS(Java API for XML-Based Web Services)

https://download.oracle.com/otn-pub/jcp/jaxws-2_3-mrel5-eval-spec/jaxws-2.3.pdf

JAX-WS 2.0 规范是代替JAX-RPC 1.0的下一代Web服务API。JAX-RPC（The Java API for XML Based RPC）是基于XML的RPC（远程过程调用）的Java API。

JAX-WS 2.0 使用JAXB（The Java Architecture for XML Binding）进行XML数据绑定，所谓绑定就是指XML请求和XML响应如何映射成java对象。

本规范包括如下章节：

  • 介绍
  • WSDL 1.1 到Java的 映射
  • Java 到 WSDL 1.1的映射
  • 客户端API
  • 服务API
  • 核心API
  • 注解
  • 定制化
  • Handler框架
  • SOAP绑定
  • HTTP绑定

JAXB（Java Architecture for XML Binding）

https://jcp.org/en/jsr/detail?id=222
https://download.oracle.com/otn-pub/jcp/jaxb-2_3-mrel3-eval-spec/JAXB-2.3-spec.pdf

JAXB可以根据XML Schema生成java类，也能根据java类生成XML Schema。XML数据绑定指定了XML请求和XML响应如何映射成java对象。

另外，支持三个主要操作：

  • 将XML数据解包为java 对象的内容树。
  • 将java内容树打包回XML文档。
  • XML文档表示和java内容树的绑定。

解包的过程能够对照schema检查XML文档的正确性。

下面的图来自：https://download.oracle.com/otn-pub/jcp/jaxb-2_3-mrel3-eval-spec/JAXB-2.3-spec.pdf


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